计算机网络总体概述

计算机网络总体概述

一.网络

(一)相关概念

​网络​

网络是由若干​节点​和连接这些节点的​链路​构成，表示诸多对象及其相互联系。

节点（Nodes）

节点指一台电脑（​其他设备​）与一个有独立地址和具有传送（​接收数据​）功能的网络相连。节点可以是工作站、客户、网络用户或个人计算机，还可以是服务器、打印机和其他网络连接的设备。

链路

将各个节点进行连接的线路，可以使用有线线缆或者是无线电波。

（二）主要分类

（1）电信网络：向用户提供电话、电报等服务。​（2）有线电视网络：向用户传送各种电视节目。（3）计算机网络（发展快，起核心作用）三网融合：主要是指高层业务应用的融合（并不是意味着三大网络的物理合一），其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖,应用层上趋向使用统一的​​IP协议​​，为提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，通过不同的安全协议，最终形成一套网络中兼容多种业务的运维模式

二.计算机网络

（一）定义

计算机网络是分布在不同地点的具有自治功能（具有完整的自处理设备）的计算机集合（>=2）。自治：具有自主的存储和处理功能。判断依据：终端是否具有自治功能？（是否具有和计算机相似的处理功能）实例：数码相机（DC）不是自治终端，而智能手机（IMT）设备是自治终端。​

（二）特点

​连通性（Connectivity）​

用户之间（距离不限）可以通过网络便利、快捷地传输信息。(1)硬连通：网络适配器等   （2）软连通：TCP/IP协议簇

共享性（Sharing）

资源共享，多方面的，如软件共享、硬件共享和信息共享​

路由器：收（先）发（后）IP数据包。集线器：物理结构为星结构，而内部逻辑连通为总线型结构。​云：代指网络。互连网：将各个网络连接起来形成的网络（Internet或internet）

（三）计算网络分类

标准一：作用范围

（1）广域网（WAN：World Area Network）

作用范围：几十到几千公里主要使用技术：存储转发技术​使用地方：不同国家之间（远距离传输数据）

（2）城域网（MAN:Metropolitan Area Network）

作用范围：5-50km主要使用技术：以太网技术​使用地方：一个城市中或者是一个或几个单位

（3）局域网（LAN:local Area Network）

作用范围：1km左右主要使用技术：​网络拓扑、传输介质和介质访问控制方法​使用地方：学校（校园网）或企业（企业网）

（4）个人区域网（PAN：Personal Area Network）

作用范围：大约10m左右核心思想：用无线电或红外线代替传统的有线电缆，实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化的信息网络主要使用技术：​Bluetooth、IrDA、Home RF与UWB(Ultra-Wideband Radio)​使用地方：家庭（在很小的范围内可以传送数据）

标准二：网络的使用者

（1）公用网（public network）

指的是电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。

（2）专用网（private network）

某个部门为了满足自己内部的特殊业务需要而建造的网络。（不会向本单位以外的人提供服务）例如：军队

标准三：网络的拓扑结构

定义

指用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的​物理布局​，是指互连过程中构成的几何形状。

分类如下：

如上图所示，总线型网络的容错性是很差的，如果在在主线中某个结点损坏，则整个网络就会瘫痪，对于星结构可以很好的解决这一问题

三.互联网的发展

internet（互连网）是一个通用名词，它泛指多个计算机网络互连而组成的网络，在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。Internet（互联网 或 因特网）则是一个专用名词，它指当前世界上最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且前身是美国的ARPANET(阿帕网)。

（一）三大阶段

​第一阶段：单个网络（ARPANET）到互连网。​​第二阶段：建成了三级结构的互联网，分为主干网、地区网和校园网（本地网或企业网）。​​​三级结构的必要性？​互联网要保证所有用户之间可以进行信息传递，仅仅靠校园网完成不了，于是就产生了主干网（不同地区之间用户可以相互通信）和地区网（不同地区之间的用户可以进行信息传递）。第三阶段：形成了全球范围的多层次ISP结构的互联网。互联网服务供应商（ISP，Internet service provider）

（二）万维网

WWW是建立在​客户机／服务器​模型之上的。WWW是以超文本标注语言HTML(Hyper Markup Language)与超文本传输协议HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)为基础。能够提供面向Internet服务的、一致的用户界面的信息浏览系统。其中WWW服务器采用超文本链路来链接信息页，这些信息页既可放置在同一主机上，也可放置在不同地理位置的主机上；本链路由统一资源定位器(URL)维持，WWW客户端软件(即WWW浏览器)负责信息显示与向服务器发送请求。

域名：在互联网上所有的地址均是IP地址，由于太难记忆，于是就引入了“域名”用来代替IP地址的别名。​域名解析：在域名解析商那里给把域名和IP关联起来，当人们访问你的域名时，会根据域名查到服务器的IP，从而进行访问。​​实例：baidu.com就是域名，解析后的域名为baidu.com

HTTPS (全称:Hyper Text Transfer Protocol over SecureSocket Layer​),是以安全为目标的 HTTP 通道,在HTTP的基础上通过传输加密和身份认证保证了传输过程的安全性。​

（三）组成

分类方式1：工作方式边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器（Router）组成。​分类方式2：功能资源子网：资源就是数据，因为端点就是产生数据的地方，并且端也是属于网络的一部分。通信子网:  可以简单的理解为就是数据传输的中间部分，也属于网络的一部分

​​问题：网络的连通性是如何保持的呢？​​

方式一：电路交换

解释如下：

早期的电话交流就将电话通过电话线连接起来，但是当电话机的数量多的时候，每两部电话之间都要拉一条线会不会太紊乱了呢，于是就产生了交换机，可以将电话连接在交换机上，如果有两部电话需要通信，就可以直接通过交换机建立一条专用物理通道，如果该通道正在被使用，则其他电话便不能实现通信。（通俗而言，就是通话信道就是只有一条）过程：建立连接(占用通信资源)-> 通话（一直占用通信资源）->释放连接（归还通信资源）具体过程：整个报文的比特流连续的从源点到终点，好像在一个管道中运行。特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源​缺点：传输效率低下，通信资源在绝大部分时间里都是空闲的。​

方式二：分组交换

存储转发技术：逐段的占用网络资源，不必建立连接和释放连接，如果遇到某节点或链路突然出现故障，则它就会根据路由选择协议来进行选择合适的路径。

如图所示：

R1、R2、R3、R4、R5表示的是路由器（1）采用技术：存储转发技术（2）过程：单个分组（报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来之后查找                    转发表，转到下一节点。（3）路由器：基于存储转发的分组交换（存储分组 和 转发分组）(功能)在数据发送之前，我们将整个数据（称为“报文（message）”）分成等长的数据段,然后在数据段的头部加一些控制信息，就组成了”分组”又被称为“包”。（4）注意：路由器暂时存储的是一个个短分组，并非是长的报文。短分组是暂存在路由器的存储器（即内存）中而不是存储在磁盘中。当网络中的某些节点或链路突然发生故障时，在各路由器中运行的路由选择协议自动找到转发分组最合适的路径。

方式三：报文交换

（1）使用技术：存储转发技术（2）过程：整个报文先传送到相邻节点，全部存储下来之后查找转发表，转                    发到下一个结点。（3）缺点：时延比较长

三种交换（电路、报文、分组）的比较：

端系统通信方式

客户-服务器方式（CS）：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。​

对等连接方式（PTP）：两台主机通信时，不区分哪个是服务提供方，哪个是服务请求方（主机既可以是服务提供商也可以是服务请求方）

​问题1:为什么需要网络协议？​

为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。例如,网络中一个微机用户和一个大型主机的操作员进行通信，由于这两个数据终端所用字符集不同,因此操作员所输入的命令彼此不认识，为了能进行通信，规定每个终端都要将各自字符集中的字符先变换为标准字符集的字符后，才进入网络传送，到达目的终端之后,再变换为该终端字符集的字符。当然,对于不相容终端,除了需变换字符集字符外。其他特性,如显示格式、行长、行数、屏幕滚动方式等也需作相应的变换。

参考博客：

参考：​​​又是什​​​《​​​漫画：什么是字符集和编码？ASCII、UTF-8、UTF-16、UTF-32又是什么？​​​》​

具体详情请看（文字描述）

​​​​               算机要完成格式转化功能（3）对于在传输文件的过程中，如果遇到错误，应该怎么样处理?     ...........对于复杂的问题，我们可以“通过将大的问题化为小问题进行解决，在解决计算机网络通信所遇到复杂问题”中，提出了分层体系结构，每一层解决相应问题，最终可以解决整个问题，实现了网络通信（即分而治之的思想）。

OSI（全名：Open System Interconnection），开放系统能互联基本参考模型（即七层协议体系结构）.这个模型是有国际组织ISO提出，如果一个系统遵循OSI标准，就可以和位于世界上任何地方也遵循此标准的系统进行通信。但是得到最广泛应用的并不是OSI标准，而是非国际标准TCP/IP​​

各层需要处理的问题如下：

七层功能

（二）网络协议

定义

为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准和约定。

三要素

（1）语法：数据和控制信息的格式。(​how​)（2）语义：即需要发送何种控制信息，完成何种动作及作出如何响应。(​what)​（3）同步：即事件实现顺序的详细说明（sequence）。

网络的体系结构：指的是网络的各层及协议的集合。

数据传送过程如下：

计算机网络相关术语

​实体：任何可以发送或接收信息的软件和硬件实体。​协议：是控制两个对等实体（或多个实体）进行通信的规则的集合。服务访问点（SAP：Service Access Point）：同一系统中相邻两层的实体进行交互的地方。SDU(Service Data Unit:服务数据单元)：层与层之间交换数据的单元。PDU（Protocol Data Unit :协议数据单元 ）：对等层次之间传送的数据单元。

关系：一个SUD可以划分为多个PUD，一个PUD也可已划分为多个SUD.注意：  协议是水平的，而服务是垂直的。ISP：（Internet Service Provider）指的是网络服务供应商，其可以从互联网管理机构申请到多个IP地址，同时拥有通信线路，任何机构和个人向某个ISP缴纳费用，就可以从ISP那里获得IP地址的租用权。

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